加利福尼亚州河滨市——一个研究小组由物理学家在加州大学河滨分校已经确定了“双层石墨烯的属性(BLG),研究人员说类似于粒子物理学中找到希格斯玻色子。

大自然最薄的弹性材料,石墨烯是一张单原子厚度的碳原子排列在一个六角晶格。由于石墨烯的平面和鸡肉平衡结构,表很好地堆积。

BLG时形成两个石墨烯堆叠在一个特殊的方式。像石墨烯,BLG具有较高的载流能力,也被称为电子导电率高。高载流容量的结果可以获得极高的速度,电子在石墨烯表。

物理学家在1月22日在线发表自然纳米技术在调查BLG属性他们发现当BLG表上的电子数量接近0,变成了绝缘材料(也就是说,它拒绝流电流)——这一发现影响使用石墨烯作为电子材料在半导体和电子行业。

“BLG成为绝缘,因为它的电子自发组织自己当他们的数量很小,”说刘春宁(珍妮),副教授物理学和天文学和的主要作者研究论文。”而不是随机移动,电子移动到一个有序的时尚学科去。这就是所谓的“自发对称性破”物理,和是一个非常重要的概念,因为它是相同的原则,“赋予”质量粒子在高能物理。”

刘解释说,一个典型的导体有大量的电子,而随机移动,就像参加聚会有一万客人没有在餐桌分配席位。然而当事人只有四个客人,然后客人必须相互作用和坐在餐桌旁。同样的,当BLG只有几个电子的相互作用导致电子以有序的方式表现。

新的量子粒子

艾伦·麦克唐纳Sid w·理查森基金会董事会主席在物理系德克萨斯大学奥斯汀分校和研究论文的合著者,指出团队测量的新型大规模量子粒子的质量,可以发现,只有在BLG晶体。

“物理学使这些粒子的质量是密切类似于物理学使质子的质量在一个原子核非常比夸克的质量的形成,”他说。“我们的团队的粒子是由电子,然而,不是夸克。”

麦克唐纳说,实验研究小组进行的是出于理论工作预期,新粒子将会脱离BLG晶体的电子海。

“现在,万众期待的粒子被发现,未来的实验将有助于解决进行理论讨论它们的属性,“他说。

实际应用

研究小组的一个重要的发现是,固有“能隙”BLG随着磁场的增加。

在固体物理学中,一个能隙(或带隙)指的是一种能量范围在一个坚实的电子状态无法存在。一般来说,材料的能隙的大小决定了它是一个金属(没有差距),半导体(小缺口)或绝缘子(巨大的差距)。能源缺口的存在硅半导体行业是至关重要的,因为对于数字应用程序,工程师需要把设备上的或导电,和“掉”或绝缘。

单层石墨烯(SLG)是无间隙的,然而,并不能完全关闭,因为不管SLG的电子数量,它总是保持金属导体。

“这是非常不利的电子的观点,”刘说,加州大学河滨分校的一员纳米科学与工程中心。“BLG,另一方面,可以实际上被关闭。我们的研究是在初始阶段,而且,目前,带隙还太小,不适合实际应用。令人兴奋不已的是,这项工作提出了一个有前途的路线——trilayer石墨烯和tetralayer石墨烯,这可能会有更大的能量差距可用于数字和红外技术。我们已经开始使用这些材料。”

刘和麦克唐纳是加入了j . Velasco Jr .)的研究(研究论文的第一作者),l .京w·鲍y李,p . Kratz诉这个地方,m . Bockrath和加州大学河滨分校的c . Varma;r·史迪威将军和d斯米尔诺夫在国家高磁场实验室,塔拉哈西,佛罗里达州。和风扇张和荣格在德克萨斯大学奥斯汀分校。

这项研究是由美国国家科学基金会支持,海军研究办公室,FENA聚焦中心,和其他机构。

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